青河縣喬夏村泥石流災(zāi)害發(fā)育特征及影響因素分析

李永軍

(新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830091)

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青河縣喬夏村泥石流災(zāi)害發(fā)育特征及影響因素分析

李永軍

(新疆地礦局第一水文工程地質(zhì)大隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830091)

青河縣喬夏村位于青河縣城東北約10 km處的中低山區(qū)，隨著近年來(lái)人類(lèi)工程活動(dòng)的加劇，嚴(yán)重威脅著當(dāng)?shù)鼐用裆?cái)產(chǎn)的安全。在野外實(shí)地調(diào)查和資料收集綜合分析整理的基礎(chǔ)上，對(duì)研究區(qū)泥石流災(zāi)害的發(fā)育特征及影響因素進(jìn)行了分析。研究結(jié)果表明：研究區(qū)位于青河縣城東北約10 km處的中低山區(qū)，總體地勢(shì)西高東低，為一個(gè)較完整的溝谷流域，整體呈近南北走向的“箕”狀；該泥石流為稀性、溝谷型、高頻中型泥石流，泥石流易發(fā)程度為易發(fā)；研究區(qū)泥石流可以劃分為形成-流通區(qū)和堆積區(qū)。

泥石流；地質(zhì)環(huán)境；發(fā)育特征；影響因素；青河縣

泥石流是山區(qū)特有的一種地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象，具有突發(fā)性的特點(diǎn)[1]。青河縣阿熱勒鄉(xiāng)喬夏村泥石流災(zāi)害研究區(qū)位于青河縣城東北約10 km處，縣城至研究區(qū)沿途部分地段為柏油路，部分地段砂石子路，交通較方便，研究區(qū)位于中低山區(qū)內(nèi)，溝谷大部分地段車(chē)輛無(wú)法通行，交通條件較差。研究區(qū)東西以泥石流溝兩側(cè)的山脊(分水嶺)為界、南側(cè)以小青格里河為界、北至喬夏村泥石流溝(泥石流主溝)源頭為界作為研究區(qū)范圍，研究區(qū)南北長(zhǎng)約10.24 km、東西寬0.9～4.4 km，總面積為34.87 km2。因此，本文在參考相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上[2-5]，對(duì)青河縣喬夏村泥石流災(zāi)害的發(fā)育特征以及影響因素進(jìn)行了分析，通過(guò)對(duì)新疆青河縣阿熱勒鄉(xiāng)喬夏村泥石流災(zāi)害的發(fā)育特征及影響因素的分析，可以對(duì)該泥石流的研究工程設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。

1 孕災(zāi)環(huán)境條件分析

1.1 氣象水文

青河縣阿熱勒鄉(xiāng)位于干旱、半干旱中低山區(qū)，屬大陸性寒溫帶寒冷干旱氣候。據(jù)青河縣氣象站實(shí)測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，多年平均氣溫約0.4℃，年平均氣溫最高為1998年，2.5℃，年平均氣溫最低為1969年，-2.1℃。其中，極端最高氣溫34.3℃，極端最低氣溫-49.7℃，最熱月出現(xiàn)在7月，平均氣溫為18.6℃，最低月出現(xiàn)在1月，月平均氣溫為-22.7℃。此外，研究區(qū)南側(cè)緊鄰小青格里河，該河發(fā)源于中蒙邊界的阿斯嘎特哈爾烏拉山西側(cè)，在喬什尕吐別克與大青河(大青格里河)匯合形成烏倫古河。

1.2 地形地貌

喬夏溝泥石流地處中低山區(qū)，上游地勢(shì)相對(duì)高差較大，主溝溝谷兩側(cè)谷坡較陡，山坡坡度20°～50°。主溝縱坡坡度7.26%～26.3%，兩側(cè)支溝較發(fā)育，且支溝溝谷橫斷面呈“V”型，支溝寬度不大，多在5～20 m，在支溝兩岸岸坡上可見(jiàn)厚度0.5～1.6 m的坡積物，主溝兩側(cè)坡積物相對(duì)較厚。中游寬度3.5～4.5 km，地勢(shì)較上游區(qū)域相對(duì)高差較小，主溝橫斷面呈“U”型，溝谷寬約15～95 m，平均溝槽比降5.58%，兩側(cè)山體坡度15°～35°，基巖出露；支溝溝谷橫斷面呈“V”型。主溝兩側(cè)坡積物相對(duì)較厚。下游主要為泥石流堆積區(qū)及危害區(qū)，地形漸平坦。居民住房、鄉(xiāng)村公路及人工引水渠及輸電線(xiàn)路等廣布。

1.3 地層巖性

研究區(qū)地層按時(shí)代由老至新劃分為奧陶系和第四系全新統(tǒng)。第四系全新統(tǒng)按成因可劃分為第四系全新統(tǒng)殘坡積層和第四系全新統(tǒng)洪積層。

1.3.1 奧陶系

奧陶系：分布于研究區(qū)中低山區(qū)，為淺海相復(fù)理式建造。巖性主要為青灰、灰白色中深變質(zhì)的混合巖、變質(zhì)砂巖，厚度1 098 m。

山體表層基巖風(fēng)化強(qiáng)烈，形成風(fēng)化破碎的碎石土、碎石覆蓋山體表層，風(fēng)化破碎碎石呈片狀，碎石粒徑約為10～30 mm，由探井驗(yàn)證，第四系下伏為中等-弱風(fēng)化基巖層，厚度約為5～20 mm，與完整新鮮基巖面接觸。

1.3.2 第四系全新統(tǒng)

1)第四系全新統(tǒng)殘坡積層：廣泛分布于研究區(qū)溝槽兩側(cè)山體坡腳處，為泥石流形成主要物源，巖性主要以灰、青灰色碎石土及土黃色砂土層為主。

2)第四系全新統(tǒng)洪積層：分布于研究區(qū)喬夏村泥石流溝溝槽，主要由灰白色、青灰色塊石、砂礫石及土黃色砂層組成。

1.4 地質(zhì)構(gòu)造

青河縣在地質(zhì)構(gòu)造上屬于西伯利亞地臺(tái)西南邊緣造山帶的天山—興安—蒙古地槽褶皺系(Ⅰ級(jí)構(gòu)造單元)西北段的一部分，并以額爾齊斯—瑪因鄂博大斷裂為界，分為二級(jí)兩個(gè)構(gòu)造單元，研究區(qū)位于阿爾泰地槽褶皺系(Ⅱ級(jí)構(gòu)造單元)中的喀拉額爾齊斯褶皺帶內(nèi)(Ⅲ級(jí)構(gòu)造單元)。研究區(qū)內(nèi)無(wú)斷裂構(gòu)造發(fā)育，構(gòu)造條件較為簡(jiǎn)單。

1.5 工程地質(zhì)條件

根據(jù)研究區(qū)內(nèi)地層的分布特征，巖土體分為巖體和土體兩大類(lèi)。按照巖石強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)以及土體的粒度成分及結(jié)構(gòu)，巖體巖組為層狀、塊狀堅(jiān)硬—較堅(jiān)硬變質(zhì)巖為主巖組，土體包括碎石土單層土體和砂土單層土體兩種。

1.5.1 巖體

分布于泥石流溝的兩側(cè)及上游北部中低山區(qū)(泥石流形成區(qū)及流通區(qū))，出露面積較大。主要有中低山區(qū)變質(zhì)砂巖及花崗巖組成堅(jiān)硬—較堅(jiān)硬巖組。

1.5.2 土體

1)碎石土單層土體

主要分布于研究區(qū)內(nèi)的各個(gè)溝谷兩側(cè)及山坡坡腳處，巖性為碎石土，青灰色，結(jié)構(gòu)松散-中密，干燥-潮濕，級(jí)配較差，多為尖棱狀，厚度較均勻，在低階地上表層常履蓋有厚度不大的根植土。

2)砂土單層土體

主要分布于研究區(qū)內(nèi)的各個(gè)溝谷底部、漫灘、堆積區(qū)及低階地的局部地段，巖性為礫砂、粗、中砂等，厚度不均勻，結(jié)構(gòu)松散，干燥-潮濕，工程地質(zhì)條件較差。

1.6 水文地質(zhì)條件

研究區(qū)地下水類(lèi)型主要為基巖裂隙水和第四系松散巖類(lèi)孔隙潛水。

1.6.1 基巖裂隙水

基巖裂隙水：研究區(qū)主要指奧陶系含水巖組。含水巖組巖性為混合巖、及變質(zhì)砂巖。區(qū)內(nèi)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，裂隙十分發(fā)育，泉水廣泛出露，泉流量0.007 8～40 L/s，大于1L/s的泉流量占統(tǒng)計(jì)數(shù)的46%，大部分泉流量大于0.1 L/s，平均流量7.79 L/s，屬富水性中等-大。

1.6.2 松散巖類(lèi)孔隙水

含水巖組巖性為第四系砂礫石及砂，其富水性取決于補(bǔ)給來(lái)源及巖性。松散巖類(lèi)孔隙水的補(bǔ)給來(lái)源，(1)為大氣降水的垂直入滲，(2)為汛期河水的側(cè)向補(bǔ)給。另外還有來(lái)自附近基巖地下水的側(cè)向補(bǔ)給，地下水埋深0.7～3.5 m，水位隨季節(jié)和地形變化明顯。地下水徑流緩慢，主要排泄方式一種為枯水期向附近溝谷或洼地呈散流狀排泄，另一種是通過(guò)植物或濕地以蒸發(fā)的方式排泄。

2 泥石流發(fā)育特征分析

根據(jù)研究結(jié)果，喬夏村泥石流為稀性、溝谷型、高頻中型泥石流，泥石流易發(fā)程度為易發(fā)。泥石流流域面積34.87 km2，由一條主溝和25條支溝組成，主溝道長(zhǎng)10.24 km，主溝為“U”型谷，支溝溝谷呈“V”型谷。泥石流溝道內(nèi)物源總方量為758 741.5 m3。

在野外實(shí)地調(diào)查的基礎(chǔ)上，喬夏村泥石流主要發(fā)育于喬夏溝的溝谷內(nèi)，溝谷整體輪廓呈樹(shù)枝狀，由東西兩側(cè)多條小支溝及主溝構(gòu)成。本次設(shè)計(jì)中將泥石流主溝上游和中游劃分為一般研究區(qū)，下游劃分為重點(diǎn)研究區(qū)，上游地形相對(duì)高差較大，相對(duì)高差155.6～195.3 m，主溝縱坡坡度28.1%～7.4%，主要分別有11條支溝，支溝均為“V”型溝谷，植被發(fā)育較好，松散物源量較少，如圖1所示；中游地形相對(duì)高差195.3～246.9 m，主溝縱坡坡度7.4%～3.7%，主要分別有14條支溝，支溝大部分為“V”型溝谷，少數(shù)部分支溝為“U”型溝谷，該區(qū)段植被發(fā)育一般，松散物源較多，如圖2所示；下游主要由出山口至南側(cè)小青格里河之間，地形相對(duì)高差小，相對(duì)高差22.5 m，主溝平均縱坡坡度2.8%，支溝不發(fā)育，地表植被發(fā)育較差，松散物源量較少。兩側(cè)山體坡度相對(duì)較平緩。

圖1 泥石流溝道上游物源

圖2 泥石流主溝道中游物源

泥石流流域北側(cè)分水嶺至泥石流出山口區(qū)段劃分為形成-流通區(qū)，出山口外的流域范圍劃分為堆積區(qū)。

形成-流通區(qū)中游溝谷狹長(zhǎng)，兩側(cè)支溝發(fā)育，溝床縱坡較大，利于水石流迅猛直瀉，由于部分區(qū)段發(fā)育有坡積物，受洪水沖蝕形成陡坎，該區(qū)段泥石流在下泄過(guò)程中仍有物源及水源的不斷補(bǔ)給，且在物源及水源的不斷補(bǔ)給過(guò)程中，泥石流攜帶更多物源迅猛下泄。

堆積區(qū)相對(duì)來(lái)說(shuō)面積較小，面積為1.02 km2。山口后，“U”型主溝溝床縱坡逐漸變緩，呈喇叭口狀向南散開(kāi)，形成開(kāi)闊的碎屑固體物質(zhì)的堆積區(qū)，呈發(fā)育較完整的扇形地。堆積區(qū)的堆積扇軸向102°，擴(kuò)散角25°，堆積扇緣寬度180 m，扇長(zhǎng)508 m，面積為0.056 km2，相對(duì)高差12 m，比降2.86%。堆積區(qū)堆積物以松散細(xì)顆粒物質(zhì)為主，為砂土層攜帶角礫，并含有少量漂石。

3 泥石流影響因素分析

3.1 地形地貌

泥石流溝形成—流通區(qū)東、北、西三面環(huán)山，東西兩側(cè)山體共發(fā)育25條支溝，山坡坡度10°～50°，山體表層基巖出露，表層覆蓋小于0.3 m厚風(fēng)化破碎基巖，主要由碎石土層組成，碎石主要呈棱角狀，坡度較緩山體易于降水滯留，植被較發(fā)育，故東、北、西三側(cè)基巖山區(qū)性質(zhì)穩(wěn)定。而基巖山區(qū)總匯水面積34.87 km2，在持續(xù)突發(fā)暴雨時(shí)為泥石流形成提供水動(dòng)力條件。

引發(fā)泥石流發(fā)育的物源主要來(lái)源于形成—流通區(qū)中溝谷溝槽兩側(cè)，為第四系全新統(tǒng)殘坡積層及洪積層。主溝上游兩側(cè)的殘坡積碎石土，在強(qiáng)大水動(dòng)力條件下溝槽邊岸沖蝕、側(cè)向掏蝕現(xiàn)象嚴(yán)重，同時(shí)，東西兩側(cè)分布的25條支溝形成匯水對(duì)支溝與主溝交匯處殘坡積物質(zhì)進(jìn)行沖刷攜帶，并最終與主溝泥石流匯合，形成破壞力極大的泥石流，順流而下；主溝中游有1公里左右的范圍溝床順直、狹窄且陡急，常年洪流下切，使溝道兩側(cè)出露有厚度3～5.5 m的沖洪積層，溝底部分地段基巖出露，可使上游匯集的大股洪水迅速通過(guò)，同時(shí)也攜帶了大量來(lái)自?xún)砂兜乃缮⑽镌囱该投?，沖向山口。

溝谷出山口后，地勢(shì)開(kāi)闊，溝谷寬度漸寬，其東西兩側(cè)為高出溝槽約1～2 m的一級(jí)階地，階地上分布哈薩房屋、農(nóng)田、據(jù)泥石流災(zāi)害史訪問(wèn)調(diào)查，泥石流順流而下，未掩埋階地，溝口處居住的部分牧民房屋、牛羊棚圈及牲畜遭受泥石流災(zāi)害威脅。泥石流順溝谷溝槽行進(jìn)，通過(guò)與垂直溝谷的鄉(xiāng)間公路時(shí)，沖毀了部分路段及引水渠道，剩余泥石流順溝匯入小青格里河，總之，根據(jù)泥石流溝的地形，喬夏村泥石流溝在平面圖上好似“箕”形，四周一級(jí)階地地勢(shì)均較高，地勢(shì)較低處為西南、東南側(cè)的喬夏村，受到泥石流威脅最大。

3.2 物源條件

通過(guò)本次野外工作的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)泥石流形成-流通區(qū)內(nèi)的松散堆積物主要由兩部分組成，其中，一部分是泥石流流域內(nèi)各溝道沖洪積所形成的松散堆積物，另一方面，是主溝道兩岸塌岸的松散堆積物。根據(jù)專(zhuān)項(xiàng)勘查報(bào)告，新疆青河縣喬夏村溝泥石流形成-流通區(qū)松散堆積物總方量為758 741.5 m3。

3.3 水源條件

研究區(qū)水石流的水源主要是大氣降水，在山區(qū)年降雨量可達(dá)120～268.4 mm，降雨多集中在5-8月，占全年降水量的60%～70%，多呈大雨或暴雨形式。暴雨能在短時(shí)間內(nèi)形成強(qiáng)大的地表徑流，而攜帶松散碎屑物質(zhì)起動(dòng)形成泥石流。喬夏泥石流地質(zhì)災(zāi)害的誘發(fā)因素為暴雨及春季融雪水。

喬夏溝泥石流流域內(nèi)溝谷相對(duì)切割深度較大，同時(shí)中上游溝谷縱坡坡度相對(duì)較大，利于泥石流迅猛直瀉，流體呈紊流狀，以?xún)砂肚治g作用為主，由于泥石流流通過(guò)程中集中沖刷、撞擊磨蝕，尤其沿途不斷側(cè)蝕兩岸的坡積物(研究區(qū)兩岸坡體基巖裸露，坡面發(fā)育稀疏的低矮草本植被，坡體基巖風(fēng)化破碎在坡腳形成角礫碎石，散落堆積)，造成溝槽邊坡失穩(wěn)垮塌，大量殘坡積碎屑物質(zhì)加入，泥石流含帶大量物源迅猛下泄，自出山口后，地形陡然開(kāi)闊，坡降減少，泥石流動(dòng)能釋放較大，泥石流流速減緩，大粒徑的下泄物沉淀堆積在這一區(qū)域，形成堆積區(qū)，對(duì)該區(qū)域的建筑設(shè)施及生命財(cái)產(chǎn)安全造成威脅。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)研究區(qū)位于青河縣城東北約10 km處的中低山區(qū)，總體地勢(shì)西高東低，為一個(gè)較完整的溝谷流域，整體呈近南北走向的“箕”狀，南北長(zhǎng)約10 km，東西寬0.9～4.4 km，總面積34.87 km2。

(2)在野外實(shí)地調(diào)查的基礎(chǔ)上，喬夏村泥石流主要發(fā)育于喬夏溝的溝谷內(nèi)，溝谷整體輪廓呈樹(shù)枝狀，由東西兩側(cè)多條小支溝及主溝構(gòu)成。該泥石流為稀性、溝谷型、高頻中型泥石流，泥石流易發(fā)程度為易發(fā)。

(3)研究區(qū)泥石流可以劃分為形成-流通區(qū)和堆積區(qū)。有利的地形地貌特征、豐富的物源條件以及暴雨及春季融雪水為研究區(qū)泥石流的形成和發(fā)展提供了基礎(chǔ)。

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2017-03-02

李永軍(1982-)，男，貴州岑鞏人，工程師，主要從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)方面工作。

P642.23

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1004-1184(2017)02-0172-03